Sikkerhetsbelter og beltestrammere

Det vanligste konstruksjonselementet i bilens passive sikkerhetssystem er sikkerhetsbelter. Bruken reduserer sannsynligheten for og alvorlighetsgraden for skader på grunn av støt på harde deler av kroppen, glass og andre passasjerer (såkalte sekundære støt). Festede sikkerhetsbelter sikrer effektiv drift av kollisjonsputene.

I henhold til antall festepunkter skilles følgende typer setebelter ut: to-, tre-, fire-, fem- og sekspunkts.

Topunkts sikkerhetsbelter (fig. 1) brukes i dag som senterbelte i baksetet på enkelte eldre biler, samt i passasjerseter på fly. Det vendbare sikkerhetsbeltet er et hoftebelte som vikler seg rundt midjen og festes på begge sider av setet.

Trepunkts sikkerhetsbelter (fig. 2) er hovedtypen sikkerhetsbelter og er montert på alle moderne biler. Det 3-punkts diagonale midjebeltet har et V-formet arrangement som jevnt fordeler energien til den bevegelige kroppen til bryst, bekken og skuldre. Volvo introduserte de første masseproduserte trepunktsbeltene i 1959. Vurder enhetens trepunkts sikkerhetsbelter som det vanligste.

Trepunktsbeltet består av en bånd, en spenne og en strammer.

Sikkerhetsbeltet er laget av slitesterkt materiale og er festet til kroppen med spesielle enheter på tre punkter: på søylen, på terskelen og på en spesiell stang med lås. For å tilpasse beltet til høyden til en bestemt person, sørger mange design for å justere høyden på det øvre festepunktet.

Låsen fester sikkerhetsbeltet og monteres ved siden av bilsetet. En bevegelig metalltunge er laget for å koble til reimlåsen. Som en påminnelse om behovet for å bruke sikkerhetsbelte, inkluderer utformingen av låsen en bryter inkludert i kretsen til AV-alarmsystemet. Varsel skjer med et varsellys på dashbordet og et lydsignal. Algoritmen til dette systemet er forskjellig for forskjellige bilprodusenter.

Retraktoren gir tvungen avvikling og automatisk tilbakespoling av sikkerhetsbeltet. Den er festet til karosseriet. Spolen er utstyrt med en treghetslåsemekanisme som stopper bevegelsen av beltet på spolen i tilfelle en ulykke. To metoder for blokkering brukes: som et resultat av bevegelsen (treghet) til bilen og som et resultat av bevegelsen av selve sikkerhetsbeltet. Båndet kan bare trekkes sakte av spoletrommelen, uten akselerasjon.

Moderne biler er utstyrt med beltestrammer.

Fem-punkts sikkerhetsbelter (fig. 4) brukes i sportsbiler og for å sikre barn i barneseter. Inkluderer to midjestropper, to skulderstropper og en benstropp.

Ris. 4. Fempunktssele

6-punkts sikkerhetsselen har to stropper mellom bena, noe som gir en sikrere passform for rytteren.

En av de lovende utviklingene er oppblåsbare sikkerhetsbelter (fig. 5), som fylles med gass under en ulykke. De øker kontaktområdet med passasjeren og reduserer følgelig belastningen på personen. Den oppblåsbare delen kan være en skulderseksjon eller en skulder- og midjedel. Tester viser at dette setebeltedesignet gir ekstra sidekollisjonsbeskyttelse.

Ris. 5. Oppblåsbare sikkerhetsbelter

Ford tilbyr dette alternativet i Europa for fjerde generasjon Ford Mondeo. For passasjerer på bakerste rad er det montert oppblåsbare sikkerhetsbelter. Systemet er designet for å redusere hode-, nakke- og brystskader ved en ulykke for passasjerer på bakre rad, som ofte er barn og eldre, som er spesielt utsatt for denne typen skader. I daglig bruk fungerer oppblåsbare bilbelter på samme måte som vanlige og er kompatible med barneseter.

I tilfelle en ulykke sender sjokksensoren et signal til sikkerhetssystemets kontrollenhet, enheten sender et signal om å åpne stengeventilen til karbondioksidsylinderen som er plassert under setet, ventilen åpner og gassen som ble tidligere i komprimert tilstand fyller setebelteputen. Beltet utløses raskt, og fordeler slagkraften over overflaten av kroppen, som er fem ganger mer enn standard sikkerhetsbelter. Aktiveringstiden til stroppene er mindre enn 40ms.

Med den nye Mercedes-Benz S-Klasse W222 utvider selskapet sine baksetepassasjerbeskyttelsesalternativer. Baksetet PRE-SAFE-pakken kombinerer strammere og kollisjonspute i sikkerhetsbeltet (Beltbag) og kollisjonsputer i forsetene. Den kombinerte bruken av disse enhetene under en ulykke reduserer passasjerskader med 30 % sammenlignet med den tradisjonelle ordningen. Bilbeltekollisjonsputen er et sikkerhetsbelte som kan blåses opp og dermed redusere risikoen for skader på passasjerer ved frontkollisjon ved å redusere belastningen på brystet. Det tilbakelente setet er som standard utstyrt med en kollisjonspute skjult under seteputens trekk. En slik pute vil forhindre at passasjeren i tilbakelent stilling sklir under sikkerhetsbeltet ved en ulykke (såkalt «dykking») . Mercedes-Benz har på denne måten kunnet utvikle et komfortabelt tilbakelent sete som gir et større sikkerhetsnivå ved en ulykke enn et sete der ryggstøtten er tilbakelent ved å forlenge seteputen.

Som et tiltak mot manglende bruk av bilbelte har det siden 1981 vært foreslått automatiske bilbelter (fig. 6), som automatisk sikrer passasjeren når døren lukkes (motorstart) og slipper denne når døren åpnes (motor). start stopp). Som regel er bevegelsen til skulderbeltet som beveger seg langs kantene på dørkarmen automatisert. Beltet festes for hånd. På grunn av kompleksiteten i designet, ulempen med å sette seg inn i en bil, brukes automatiske sikkerhetsbelter for øyeblikket praktisk talt ikke.

Ris. 6. Automatisk sikkerhetsbelte

2. Sikkerhetsbeltestrammere

Ved en hastighet på for eksempel 56 km/t tar det ca 150 ms fra kollisjonsøyeblikket med en fast hindring til bilen stopper helt. Fører og passasjer av bilen har ikke tid til å utføre noen handlinger på så kort tid, derfor er de passive deltakere i nødssituasjonen. I løpet av denne perioden må beltestrammerne, kollisjonsputene og batteridrepebryteren aktiveres.

I en ulykke må bilbelter absorbere et energinivå som er omtrent lik den kinetiske energien til en person som faller fra fjerde etasje i et høyhus. På grunn av mulig svekkelse av sikkerhetsbeltet, brukes en forstrammer (forstrammer) for å kompensere for denne svekkelsen.

Sikkerhetsbeltestrammeren trekker inn sikkerhetsbeltet ved en kollisjon. Dette bidrar til å redusere slakk i sikkerhetsbeltet (mellomrommet mellom sikkerhetsbeltet og kroppen). Dermed hindrer sikkerhetsbeltet passasjeren i å bevege seg fremover (i forhold til bilens bevegelse) på forhånd.

Kjøretøyer bruker både diagonale beltestrammere og spennestrammere. Ved å bruke begge typer kan du fiksere passasjeren optimalt, siden systemet i dette tilfellet trekker spennen tilbake, samtidig som det strammer de diagonale og ventrale grenene til sikkerhetsbeltet. I praksis er det hovedsakelig installert strammere av den første typen.

Sikkerhetsbeltestrammeren forbedrer spenningen og forbedrer belteglidningsbeskyttelsen. Dette oppnås ved å sette ut beltestrammeren umiddelbart under den første sammenstøtet. Den maksimale bevegelsen til sjåføren eller passasjeren i foroverretningen skal være ca. 1 cm, og varigheten av den mekaniske handlingen skal være 5 ms (maksimal verdi 12 ms). Strammeren sørger for at belteseksjonen (opptil 130 mm lang) vikles opp på nesten 13 ms.

De vanligste er mekaniske beltestrammere (fig. 7).

Ris. 7. Mekanisk sikkerhetsbeltestrammer: 1 - sikkerhetsbelte; 2 - skrallehjul; 3 - aksen til treghetsspolen; 4 - lås (lukket stilling); 5 - pendelanordning

I tillegg til tradisjonelle mekaniske strammere, utstyrer mange produsenter nå kjøretøy med pyrotekniske strammere (Figur 8).

Ris. 8. Pyroteknisk strammer: 1 - sikkerhetsbelte; 2 - stempel; 3 - pyroteknisk patron

De aktiveres når systemets innebygde sensor oppdager at en forhåndsbestemt retardasjonsterskel er overskredet, noe som indikerer starten på en kollisjon. Dette tenner detonatoren til den pyrotekniske patronen. Når patronen eksploderer, frigjøres gass, hvis trykk virker på stempelet som er koblet til sikkerhetsbeltet. Stempelet beveger seg raskt og strammer beltet. Vanligvis overstiger ikke enhetens responstid 25 ms fra starten av utladningen.

For å unngå overbelastning av brystet, har disse beltene spenningsbegrensere som fungerer som følger: først nås den maksimalt tillatte belastningen, hvoretter en mekanisk enhet lar passasjeren bevege seg en viss avstand fremover, og holde ladenivået konstant.

I henhold til utformingen og operasjonsprinsippet skilles følgende typer beltestrammere ut:

• kabel med en mekanisk stasjon;
• ball;
• snu;
• hylle;
• reversible.

2.1. Kabelstrammer for sikkerhetsbelte

Sikkerhetsbeltestrammeren 8 og den automatiske beltestrommelen 14 er hovedkomponentene i kabelstrammeren (fig. 9). Systemet er bevegelig festet på beskyttelsesrøret 3 i lagerdekselet, på samme måte som en vertikal pendel. En stålkabel 1 er festet på stempelet 17. Kabelen er viklet og installert på et beskyttelsesrør på trommelen 18 for kabelen.

Spenningsmodulen består av følgende elementer:

• sensorer i form av et "fjærmasse"-system;
• gassgenerator 4 med en pyroteknisk drivladning;
• stempel 1 med en stålkabel i røret.

Hvis retardasjonen av bilen under en kollisjon overstiger en viss verdi, begynner sensorfjæren 7 å komprimeres under påvirkning av sensormassen. Sensoren består av en støtte 6, en gassgenerator 4 med en pyroteknisk ladning utstøtt av den, en sjokkfjær 5, et stempel 1 og et rør 2.

Ris. 9. Kabelstrammer: a - tenning; b - spenning; 1, 16 - stempel; 2 - rør; 3 - beskyttelsesrør; 4 - gassgenerator; 5, 15 - sjokkfjær; 6 - sensorbrakett; 7 - sensorfjær; 8 - sikkerhetsbelte; 9 - sjokkplate med sjokkstift; 10, 14 - viklingsmekanisme for sikkerhetsbelte; 11 - sensorbolt; 12 - girkant på akselen; 13 - tannet segment; 17 - stålkabel; 18 - tromme

Hvis støtten 6 har beveget seg en avstand større enn normen, frigjøres gassgeneratoren 4, holdt i ro av sensorbolten 11, i vertikal retning. Den belastede slagfjæren 15 skyver den mot slagtappen i slagplaten. Når gassgeneratoren treffer slaglegemet, antennes gassgeneratorens flyteladning (fig. 9, a).

På dette tidspunktet injiseres gassen inn i røret 2 og beveger stempelet 1 med stålkabelen 17 ned (fig. 9, b). Under den første bevegelsen av kabelen viklet rundt clutchen, beveger tannsegmentet 13 seg radielt utover fra trommelen under påvirkning av akselerasjonskraften og går i inngrep med tannkanten på akselen 12 på bilbelteviklingen 14.

2.2. Kulebeltestrammer

Den består av en kompakt modul som i tillegg til beltegjenkjenning også inkluderer en beltespenningsbegrenser (fig. 10). Mekanisk aktivering skjer kun når beltespennesensoren registrerer at sikkerhetsbeltet er festet.

Kulebelteforstrammeren aktiveres av kuler plassert i røret 9. Ved en kollisjon tenner kollisjonsputens kontrollenhet utløsende ladning 7 (fig. 10, b). I elektriske beltestrammere utføres aktiveringen av drivmekanismen av kollisjonsputens kontrollenhet.

Når den utkastede ladningen antennes, setter de ekspanderende gassene kulene i bevegelse og leder dem gjennom tannhjulet 11 inn i ballongen 12 for å samle opp kulene.

Ris. 10. Ballstrammer: a - generell oversikt; b - tenning; c - spenning; 1, 11 - gir; 2, 12 - ballong for baller; 3 - drivmekanisme (mekanisk eller elektrisk); 4, 7 - pyroteknisk drivstoffladning; 5, 8 - sikkerhetsbelte; 6, 9 - rør med baller; 10 - setebeltetrekker

Siden bilbeltespolen er stivt koblet til tannhjulet, roterer den med kuler, og beltet trekkes tilbake (fig. 10, c).

2.3. Roterende beltestrammer

Fungerer etter prinsippet om en rotor. Strammeren består av en rotor 2, en detonator 1, en drivmekanisme 3 (fig. 11, a)

Den første detonatoren drives av en mekanisk eller elektrisk drift, mens den ekspanderende gassen roterer rotoren (fig. 11, b). Siden rotoren er koblet til belteakselen, begynner sikkerhetsbeltet å trekke seg tilbake. Ved å nå en viss rotasjonsvinkel, åpner rotoren bypasskanalen 7 til den andre patronen. Under påvirkning av arbeidstrykk i kammer nr. 1, antennes den andre patronen, på grunn av hvilken rotoren fortsetter å rotere (fig. 11, c). Røykgasser fra kammer nr. 1 kommer ut gjennom utløpskanalen 8.

Ris. 11. Roterende strammer: a - generell oversikt; b - virkningen av den første detonatoren; c - virkning av den andre detonatoren; g - handlingen til den tredje fyrverkeren; 1 - agn; 2 - rotor; 3 - drivmekanisme; 4 - sikkerhetsbelte; 5, 8 - utgangskanal; 6 - arbeidet med det første agnet; 7, 9, 10 - bypass kanaler; 11 - aktivering av den andre detonatoren; 12 - kammer nr. 1; 13 - ytelse av tredje agn; 14 - kamera nummer 2

Når den andre bypass-kanalen 9 er nådd, tennes den tredje patron under påvirkning av arbeidstrykket i kammer nr. 2 (fig. 11, d). Rotoren fortsetter å rotere og eksosgassen fra kammer nr. 2 går ut gjennom utløp 5.

2.4. Beltestrammer

For en jevn kraftoverføring til beltet brukes også forskjellige tannstang- og tannstangenheter (fig. 12).

Stativstrammer fungerer som følger. Ved signal fra kollisjonsputekontrollenheten tennes detonatorladningen. Under trykket av de resulterende gassene beveger stempelet med stativet 8 seg opp, noe som forårsaker rotasjon av giret 3, som er i inngrep med det. Rotasjonen av tannhjul 3 overføres til gir 2 og 4. Tannhjul 2 er stivt forbundet med den ytre ringen 7 på påløpsclutchen, som overfører dreiemoment til torsjonsakselen 6. Når ringen 7 roterer, er rullene 5 på clutchen klemt mellom clutchen og torsjonsakselen. Som et resultat av torsjonsakselens rotasjon blir sikkerhetsbeltet strammet. Remspenningen frigjøres når stempelet når spjeldet.

Ris. 12. Sikkerhetsbeltestrammer: a - startposisjon; b - enden av beltespenningen; 1 - støtdemper; 2, 3, 4 - gir; 5 - rulle; 6 - torsjonsakse; 7 - den ytre ringen til overløpskoblingen; 8 - stempel med stativ; 9 - fyrverkeri

2.5 reversibel beltestrammer

I mer komplekse passive sikkerhetssystemer, i tillegg til pyrotekniske beltestrammere, en reversibel beltestrammer (fig. 13) med en kontrollenhet og en adaptiv sikkerhetsbeltekraftbegrenser (som kan byttes.

Hver vendbar beltestrammer styres av en separat kontrollenhet. Basert på databusskommandoer, aktiverer sikkerhetsbeltestrammerens kontrollenheter de tilkoblede aktiveringsmotorene.

Reversible strammere har tre nivåer av aktiveringskraft:

1. lav innsats - valg av slakk i setebeltet;
2. gjennomsnittlig kraft - delvis spenning;
3. høy styrke - full spenning.

Hvis kontrollenheten for kollisjonspute oppdager en mindre frontkollisjon som ikke krever den pyrotekniske strammeren, sender den et signal til strammerens kontrollenheter. De beordrer at sikkerhetsbeltene skal strammes helt av drivmotorene.

Ris. 13. Sikkerhetsbelte med vendbar strammer: 1 - gir; 2 - krok; 3 - ledende stasjon

Motorakselen (ikke vist i fig. 13), som roterer gjennom et tannhjul, roterer en drevet skive koblet til bilbelteakselen med to uttrekkbare kroker. Sikkerhetsbeltet vikler seg rundt akselen og strammer.

Hvis motorakselen ikke roterer eller roterer litt i motsatt retning, kan krokene foldes inn og frigjøre bilbelteakselen.

Den omskiftbare sikkerhetsbeltekraftbegrenseren aktiveres etter at de pyrotekniske strammerne er utløst. I dette tilfellet blokkerer låsemekanismen belteaksen, og forhindrer at beltet vikles av på grunn av den mulige tregheten til passasjerenes og sjåføren.